Еволюція і генетика

Проблема виникнення видів є найважливішою в теорії еволюції. Вперше науковий підхід до її вирішення запропонував Ч. Дарвін, який визначив основні чинники еволюції – спадковість, мінливість і природний добір. За допомогою цих понять він пояснив і процес видоутворення. Внаслідок географічної ізоляції та дії інших елементарних еволюційних чинників особини певного виду розташовуються нерівномірно на зайнятій ними території. Таким чином, вид у природі поділяється на порівняно ізольовані групи особин – популяції.

Популяція – це група організмів, що належать до одного й того самого виду і займають звичайно чітко обмежену географічну територію. Популяції різних видів істотно відрізняються за кількісним складом. Найбільш широкі з них включають мільйони та мільярди особин (кімнатна муха), невеликі популяції налічують всього близько сотні членів (лелеки).

Найважливішим чинником, що регулює чисельність популяцій, є наявність їжі. Тому, маючи потенційну можливість необмеженого збільшення, вони включають стільки особин, скільки може прогодуватися на зайнятій ними території.

В основі сучасної теорії еволюції лежить популяційна генетика. Популяція є елементарною одиницею еволюції. Гени, що діють незалежно або спільно з чинниками навколишнього середовища, визначають фенотипні ознаки організмів і зумовлюють мінливість популяції. Фенотипи, пристосовані до умов даного середовища або «екологічних ніш», зберігаються в результаті природного добору. Неадаптовані фенотипи витісняються і нарешті вимирають. Природній добір впливає не тільки на виживання істот з тим або іншим фенотипом, а й на долю їхнього генотипу. Тільки ті організми, які встигли народити нащадків, роблять внесок у майбутнє свого виду.

Одне з основних понять генетики – частота генів. Кожний ген може існувати у вигляді кількох алелів. Якщо ген знаходиться в популяції у вигляді двох алелів: домінантного R та рецесивного r, а загальна кількість особин популяції дорівнює N, то у такому разі N складається з трьох генотипів – RR, Rr та rr. Нехай кількості особин із цими генотипами відповідають числа А, В та С (А, В, С ˃ 1). Тоді А+В+С=N. Припустимо, що всі особини диплоїдні, отже загальна кількість алелів буде 2N. Загальна кількість алелів R, таким чином, дорівнює 2А+В, а алелів r – В+2С.

Популяційна генетика запозичила у теорії ймовірностей два символи (p та q) для позначення частоти з якою домінантні та рецесивні алелі зустрічаються в даній популяції. Таким чином, p+q=1. Математична залежність між частотами алелів та генотипів у популяціях встановлена 1908 року англійським математиком Дж. Гарді та німецьким лікарем А. Вайнбергом незалежно один від одного. Ця залежність дістала назву закону Гарді-Вайнберга. Частоти домінантного та рецесивного алелів у даній популяції з покоління в покоління будуть залишатись постійними за таких умов: популяція велика; спарення відбувається випадково; нові мутації не виникають; усі генотипи однаково плодючі; обмін генами з іншими популяціями відсутній.

Еволюцію можна визначити як поступову зміну частот геніву популяції, коли рівновага, передбачена законом Гарді-Вайнберга, порушена мутаційним процесом, вибірковим відтворенням особин або дрейфом генів (якщо популяція надто мала).

За таких умов генофонд популяції змінюється від одного покоління до іншого. Еволюція у результаті природного добору означає, що особини з певними ознаками залишають більше нащадків, виживають і роблять відповідно більший внесок у подальші покоління. Нові спадкові зміни виникають переважно в результаті мутацій, і якщо організми з новою мутацією виживають і залишають у середньому більше життєздатних нащадків, то в наступних поколіннях генофонд популяції буде поступово змінюватись. Як правило, виживають особини, що краще пристосовані до умов даного середовища. Вони можуть краще добувати їжу й турбуватися про своїх нащадків, але для еволюції важливіше те, скільки цих нащадків візьме участь у наступному розмноженні. Отже, елементарним еволюційним матералом є мутації, які створюють нові алелі та роблять можливою появу нового фенотипу.

Подібні статті

Структурно-функціональні особливості легень у людини на етапах онтогенезу
Актуальність роботи полягає в тому, що ми, спираючись на порівняльний та еволюційний підхід до питання будови та функції органів дихальної системи (і особливо легень), прагнули дати максимально чіткі вікові характеристики будови і функції ...

Інсулін
Основною ознакою будови залоз внутрішньої секреції є відсутність вивідних проток, тому їхні секрети виділяються безпосередньо у кров або лімфу, що їх омиває. Кількість цих секретів невелика, називаються вони гормонами (від грецького слова, ...